JP2013186352A - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト寄り規制部材の利用以外の方法により無端ベルトのベルト寄りを抑制する簡単な構成の定着装置を提供する。
【解決手段】無端ベルト１１の内周側から加圧回転体２１に圧接して押圧領域４１を形成する加圧部材３１を有し、押圧領域４１で無端ベルト１１と加圧回転体２１が記録媒体Ｐを狭んで搬送する。押圧部材３１は支持部材５１に対して固定し、無端ベルト１１が押圧部材３１上を摺動する。定着領域４２を押圧部材３１による押圧領域４１より幅狭くして、加圧回転体２１が無端ベルト１１を狭まない領域を押圧領域４１の端部に存在させる。押圧領域４１の端部で加圧回転体２１が無端ベルト１１を従動回転させる回転速度を押圧領域４１の他の略すべての領域よりも遅くする。無端ベルト１１は回転時に押圧部材３１側の面に働く摺動摩擦抵抗に対して充分な回転駆動力を加圧回転体２１から得る。
【選択図】図５

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着する定着装置、及び定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、記録媒体上のトナーを定着させる定着領域の昇温速度の向上などを目的として、加圧回転体に対向するように配置した押圧部材を加圧回転体に対して押圧することにより押圧領域を形成し、押圧領域において狭まれて回転する薄肉の無端ベルトと加圧回転体の間に定着領域を形成することが行われている。

前記の押圧領域において、押圧部材と加圧回転体との間で狭まれた無端ベルトを加圧回転体の回転によって従動回転させる場合、無端ベルトおよび加圧回転体の周長の軸方向偏差や加圧回転体と無端ベルトの平行度の崩れなどが原因で、無端ベルトの回転に伴うベルト軸方向への移動（ベルト寄り）が発生することがある。このようなベルト寄りに対して、一定量のベルト寄りが無端ベルトに発生した場合に、無端ベルトの一部に突き当たるようなベルト寄り規制部材を設ける方法によりベルト寄り量を規制し、無端ベルトの回転軸方向の位置を一定範囲内に収めることが可能である。しかし、無端ベルトの回転速度が速い場合、または無端ベルトが薄肉である場合は、ベルト寄り規制部材から受ける抗力および摩擦力などの負荷によって無端ベルトに座屈や亀裂などの破損が生じ、最終的に無端ベルトの破断に至ることがある。そのため、ベルト寄り規制部材の利用以外の方法によって無端ベルトのベルト寄りを抑制する構成が既に提案されている。

従来のベルト寄り規制部材の利用以外の方法により無端ベルトのベルト寄りを抑制する構成においては、例えば無端ベルトを押圧領域で狭むとともにローラに張架し、ローラ形状または押圧領域とローラの位置関係によりベルト寄りを抑制するもの（特許文献１、特許文献２など参照）や、押圧領域において無端ベルトを狭む加圧回転体の表面の摺動抵抗を軸方向で変化させるもの（特許文献３）などがある。しかしながら、いずれもその実施に複雑な構成を必要とし、コストが掛かるという問題がある。

本発明は、ベルト寄り規制部材の利用以外の方法により無端ベルトのベルト寄りを抑制する構成を、簡単な構成で実現することを目的とする。

本発明の定着装置は、回転する加圧回転体と、前記加圧回転体に対向するように配置され前記加圧回転体に押圧されることによって前記加圧回転体との間に押圧領域を形成する押圧部材と、前記押圧領域の少なくとも一部において前記加圧回転体と前記押圧部材との間で狭み持たれる無端ベルトと、を有し、前記無端ベルトが前記加圧回転体の回転運動に従動回転する定着装置において、少なくとも前記無端ベルトが回転に伴って該無端ベルトのベルト軸方向に移動した場合に前記押圧部材と前記加圧回転体が前記無端ベルトを狭まない領域を前記押圧領域の端部に存在させ、かつ、前記押圧領域端部の少なくとも一部において前記加圧回転体が前記無端ベルトを従動回転させる回転速度を前記押圧領域の他の略すべての領域よりも遅くしたことを特徴とすることを特徴とする。

本発明によれば、ベルト寄り規制部材の利用以外の方法により無端ベルトのベルト寄りを抑制する構成を、簡単な構成で実現することができる。

本発明に係る定着装置を備え得る画像形成装置の一例を示す概略構成図 本発明に係る定着装置の実施形態１の構成を示す図 無端ベルトのベルト寄りの理論について説明するための図 無端ベルトの回転速度のベルト軸方向偏差に伴う傾き変動の理論について説明するための図 記録媒体搬送方向下流側から見た実施形態１の定着装置の構成について説明する図 実施形態１における加圧回転体の形状について説明するための図 実施形態１におけるベルト寄りの抑制効果について説明するための図 実施形態２における定着装置の構成について説明するための図 実施形態２における定着装置の構成（ベルトを除去）について説明するための図 実施形態２における押圧領域端部における定着装置の構成について説明するための図

以下に説明する本発明の実施形態では、無端ベルトの回転に伴うベルト寄りの方向および量は、押圧領域における無端ベルトのベルト軸方向と加圧回転体の回転方向が成す角に依存する。
また、押圧領域における無端ベルトのベルト軸方向と加圧回転体の回転方向がなす角が無端ベルトの回転に伴って変動する量は、押圧領域において無端ベルトが従動回転する回転速度のベルト軸方向偏差に依存する。
さらに、無端ベルトのベルト寄りによって無端ベルトの端部が押圧領域内へ入り込み、さらにベルト寄りが進んだ場合、押圧領域において無端ベルトを狭む範囲が変化する。
これらの点を利用し、押圧部材と加圧回転体の間に形成する押圧領域において、無端ベルトを従動回転させる速度のベルト軸方向分布を調整し、押圧領域内に端部が入り込んだ無端ベルトの押圧領域における無端ベルト軸方向と加圧回転体の回転方向がなす角を、ベルト寄りが抑制される方向へ変動させるようなものとする。
このことによって、本発明の実施形態は、ベルト寄り規制部材の利用以外の方法によって無端ベルトのベルト寄りを抑制する構成を、簡単な構成で実現するものである。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより説明する。

＜実施形態１＞
まず、図１を参照して、本発明の実施対象となる画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置１００は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋが設けられている。各作像部１４０Ｙ〜１４０Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、各作像部１４０Ｙ〜１４０Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１５０と、感光体１５０の表面を帯電させる帯電装置１６０と、感光体１５０の表面にトナーを供給する現像装置１７０と、感光体１５０の表面をクリーニングするクリーニング装置１８０などを備える。なお、図１では、ブラックの作像部１４０Ｋが備える感光体１５０、帯電装置１６０、現像装置１７０、クリーニング装置１８０のみに符号を付しており、その他の作像部１４０Ｙ〜１４０Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部１４０Ｙ〜１４０Ｋの下方には、感光体１５０の表面を露光する露光装置１９０が配設されている。露光装置１９０は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体１５０の表面へレーザー光を照射するようになっている。

各作像部１４０Ｙ〜１４０Ｋの上方には、転写装置１３０が配設されている。転写装置１３０は、転写体としての中間転写ベルト１３７と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ１３６と、二次転写バックアップローラ１３２と、クリーニングバックアップローラ１３３と、テンションローラ１３４、ベルトクリーニング装置１３５を備える。

中間転写ベルト１３７は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ１３２、クリーニングバックアップローラ１３３及びテンションローラ１３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ１３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト１３７は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ１３１は、それぞれ、各感光体１５０との間で中間転写ベルト１３７を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ１３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ１３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ１３６は、二次転写バックアップローラ１３２との間で中間転写ベルト１３７を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ１３１と同様に、二次転写ローラ１３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置１３５は、中間転写ベルト１３７に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置１３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部１１２が設けられており、ボトル収容部１１２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル１１２Ｙ〜１１２Ｋと上記各現像装置１７０との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル１１２Ｙ〜１１２Ｋから各現像装置１７０へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての記録媒体Ｐを収容した給紙トレイ１１０や、給紙トレイ１１０から記録媒体Ｐを搬出する給紙ローラ１１１等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体内には、記録媒体Ｐを給紙トレイ１１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１３６の位置よりも記録媒体搬送方向上流側には、二次転写ニップへ記録媒体Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２２が配設されている。

また、二次転写ローラ１３６の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、記録媒体Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置１２０が配設されている。さらに、定着装置１２０よりも搬送路Ｒの記録媒体搬送方向下流側には、記録媒体を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ１１４が設けてある。

図１に示したカラーレーザープリンタの基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各作像部１４０Ｙ〜１４０Ｋにおける各感光体１５０が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体１５０の表面が帯電装置１６０によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体１５０の表面には、露光装置１９０からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体１５０の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体１５０に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体１５０上に形成された静電潜像に、各現像装置１７０によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ１３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト１３７を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ１３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１３１と各感光体１５０との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体１５０の回転に伴い、感光体１５０上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体１５０上のトナー画像が中間転写ベルト１３７上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト１３７の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト１３７に転写しきれなかった各感光体１５０上のトナーは、クリーニング装置１８０によって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体１５０の表面が除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１１０から記録媒体Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された記録媒体Ｐは、レジストローラ１２２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１３６と二次転写バックアップローラ１３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１３６には、中間転写ベルト１３７上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト１３７の周回走行に伴って、中間転写ベルト１３７上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、上記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１３７上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。また、このとき記録媒体Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト１３７上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置１３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、記録媒体Ｐは定着装置１２０へと搬送され、定着装置１２０によって記録媒体Ｐ上のトナー画像が当該記録媒体Ｐに定着される。そして、記録媒体Ｐは、排紙ローラ１１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１１４上にストックされる。

以上の説明は、記録媒体上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部１４０Ｙ〜１４０Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、本発明に係る定着装置の実施形態１の構成を示す図である。図中１１は無端ベルト、２１は加圧回転体、２１ａは芯金部、２１ｂは弾性層、３１は押圧部材、４１は押圧領域、４２は定着領域、５１は支持部材、Ｒ１は無端ベルトの回転方向、Ｒ２は加圧回転体の回転方向、Ｐはシート状記録媒体、Ｔはトナー画像、Ｙ：記録媒体の搬送方向である。

押圧部材３１と加圧回転体２１は対向して配置され、押圧部材３１が加圧回転体２１に押圧されることで略平坦な押圧領域４１を形成している。無端ベルト１１は押圧領域４１において押圧部材３１と加圧回転体２１の間で狭まれている。加圧回転体２１がＲ２方向に回転することで、無端ベルト１１は押圧領域４１において加圧回転体２１から駆動力を受け、Ｒ１方向に従動回転する。無端ベルト１１が従動回転することで記録媒体Ｐを加圧回転体２１との間で狭んで搬送し、かつ押圧領域４１の端部は搬送される記録媒体Ｐが押圧領域４１を通過する領域外にあり、そのため記録媒体Ｐが無端ベルト１１上から外れてしまって画像異常が発生するのを防げる。

定着領域４２は押圧領域４１のうち無端ベルト１１と加圧回転体２１が圧接しているベルト軸方向の少なくとも一部の領域において形成されている。トナー画像Ｔを有するシート状の記録媒体Ｐは無端ベルト１１と加圧回転体２１に狭まれ、定着領域４２をＹ方向に搬送される。この時、搬送と同時に定着領域４２において記録媒体Ｐ上のトナー画像Ｔに無端ベルト１１および加圧回転体２１から熱および圧力を加えることでトナー画像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。

なお定着領域４２でトナー画像Ｔに供給する熱の熱源は図示を省略してある。加熱源としては例えばハロゲンヒータ、ＩＨコイル、抵抗発熱体などを挙げることができ、さらにその他のものであっても良い。

無端ベルト１１は、一般的なサイズの記録媒体を対象とする画像形成装置に用いるものであれば、例えば直径１５〜１２０ｍｍのものが望ましく、厚さが１ｍｍ以内の薄肉であり可撓性を有するものが望ましい。構造としては、例えば内周面側から順に基材層、弾性層、離型層が積層されている。ただし、無端ベルト１１の加熱手段としてＩＨ方式を用いる場合は前記いずれかの層に発熱層を設ける。なお本実施形態では、無端ベルト１１の直径を２５ｍｍとして、以下各要素の寸法を説明する。ただし、これはあくまでも一例であり、本発明がこの数値に限定されることはない。

基材層は厚さが２０〜６０μｍでポリイミド等の樹脂材料もしくはニッケル、ステンレスなどの金属材料で形成する。ＩＨ方式を用いる場合の発熱層は厚さが１０μｍ 程度で金属材料、特に銅が望ましい。ＩＨコイルからの相互誘導加熱により発熱する。弾性層は厚さが５０〜３００μｍでシリコーンゴムなどのゴム材料が用いられる。弾性層を設けることにより、定着領域４２において記録媒体Ｐに熱および圧力を加える際に記録媒体および無端ベルト表面に凹凸があることによる加圧力および熱伝導の不均一化を改善することができる。

離型層には３〜５０μｍの厚さ、記録媒体およびトナーの剥離性が高い材料を用いる。例えばＰＦＡ（４フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）などが用いられる。

加圧回転体２１は金属材料で形成される芯金部２１ａとシリコーンゴム、発泡シリコーンゴムなどのゴム材料で形成される弾性層２１ｂによって構成する、また図示していないが、弾性層外周にＰＦＡ、ＰＴＦＥなどで構成する薄肉の離型層を設けても良い。なお本実施形態では加圧回転体２１の直径を約２５ｍｍとする。

本実施形態では、押圧部材３１は支持部材５１に対して実質的に回転不可能に固定し、無端ベルト１１が押圧部材３１上を摺動する。押圧部材３１の材質はＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリイミド、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）などの樹脂材料が望ましいが、アルミ、ステンレスなどの金属材料でも良い押圧部材３１と無端ベルト１１の間の摺動抵抗は、加圧回転体２１による無端ベルト１１の従動回転に影響することの無いように、加圧回転体２１と無端ベルト１１との間の摺動抵抗に対して充分に小さくする必要がある。図示していないが、押圧部材３１の周囲に摩擦係数の低いシート材を巻くなどの手段により、無端ベルト１１の押圧部材３１に対する摺動摩擦抵抗を抑制することができる。これにより押圧部材３１と加圧回転体２１によって狭まれている無端ベルト１１は、記録媒体Ｐの搬送時を含むすべての条件下での回転時において、押圧部材３１側の面に働く摺動摩擦抵抗に対して充分な回転駆動力を加圧回転体２１から得ることができる。

支持部材５１は加圧回転体２１から見て背面側から押圧部材３１を支持することで押圧部材３１が軸方向に撓むのを防止している。この場合、押圧部材３１が無端ベルト１１を加圧回転体に押圧する圧力を均一にするために、支持部材５１が押圧部材３１の裏面に広い範囲に渡って当接していることが望ましく、また支持部材の材質としてはステンレスや鉄など剛性の高い金属材料が望ましい。また支持部材５１の図示されていない凹凸形状によって、押圧部材３１は無端ベルト１１の回転方向にずれないように固定されている。なお押圧部材３１は必ずしも実質的に回転不可能に固定されている必要はなく、押圧部材３１を回転体とすることも可能である。これにより無端ベルト１１の回転時に押圧部材３１側の面に働く摩擦抵抗を抑制することができるが、この場合は押圧部材３１を支持するように支持部材５１を当接できないため、押圧部材３１の剛性を充分に高くすることが必要である。

定着領域４２のＹ方向の幅は無端ベルト１１および加圧回転体１２と記録媒体Ｐおよびトナー画像Ｔとの間の熱の移動量に大きく影響するため、記録媒体Ｐの搬送速度などを考慮して決める必要がある。本実施形態では定着領域４２のＹ方向の幅は例えば９ｍｍとする。また本実施形態では定着領域４２が略平坦形状をしているが、必ずしも平坦形状である必要は無く、例えば略凹形状、略凸形状などでも良く、定着領域４２を通過するトナー画像Ｔの画像品質および記録媒体Ｐの搬送性の維持を考慮して適宜決定することが望ましい。

図３は、無端ベルトのベルト寄りの理論について説明するための図である。図中１１ａは展開した無端ベルト１１、Ａ１ａは無端ベルト１１が１回転する前のベルト代表点の押圧領域４１に対する位置、Ａ１ｂは代表点Ａ１ａを無端ベルト１１が１回転後に押圧領域４１に到達する点として捉えた場合の位置、Ａ１ｃは無端ベルト１１が押圧領域４１に対して１回転した後の代表点Ａ１ａの押圧領域４１に対する位置、ΔＬは無端ベルト１１が押圧領域４１に対して１回転する間のベルト軸方向への移動量、αは無端ベルト１１のベルト軸方向と加圧回転体２１の回転方向の成す傾き角である。

本実施形態では押圧領域４１において加圧回転体２１と押圧部材３１が狭む以外に、無端ベルト１１を狭みまたは張架する部材は後述する端部フランジのみである。ただし、詳細は後述するように、端部フランジは無端ベルト１１をベルト軸方向に摺動させることはない。そのため、無端ベルト１１を押圧領域４１内でベルト軸方向に摺動させるのに充分な力は存在しない。押圧領域４１において無端ベルト１１ａは加圧回転体２１と押圧部材３１に狭まれながら回転するため、押圧領域４１における無端ベルト１１と加圧回転体２１の回転方向は平行である。この時、押圧領域４１における無端ベルト１１のベルト軸方向と回転方向のなす傾き角αが直角でない場合、傾き角αの値に応じてベルト一回転あたりに無端ベルト１１がベルト軸方向へ移動する量ΔＬが決定され、結果として無端ベルト１１には回転に応じてベルト軸方向への移動、すなわちベルト寄りが発生する。なお実機では、加圧回転体２１の回転速度や無端ベルト１１の内周長の軸方向分布、また無端ベルト１１と押圧部材３１との間の摺動抵抗などによっても無端ベルト１１のベルト寄り速度は変化するが、傾き角αを自動的に調節する構造をとることによってベルト寄りを抑制可能である。

図４は、無端ベルトの回転速度のベルト軸方向偏差に伴う傾き変動の理論について説明するための図である。
押圧領域４１において狭み持たれる無端ベルト１１の回転速度の軸方向分布が、図４に例示するように、Ｘ負方向端部における回転速度が他の領域よりも遅い分布である場合、回転に伴って無端ベルト１１にはベルト軸周りの微小なねじれが生じる。無端ベルト１１の剛性が無端ベルト１１の加圧回転体２１との間の摩擦抵抗に対して充分に大きい場合、無端ベルト１１に生じる復元力によって押圧領域における無端ベルト１１と加圧回転体２１の間に微小なスリップが生じ、無端ベルトのねじれ形状が回復する。このようなスリップを繰り返しながら無端ベルト１１が加圧回転体２１に対して従動回転する場合、無端ベルト１１のＸ負方向端部の回転速度はＸ正方向端部の回転速度に比較して遅くなる。このため無端ベルト１１のベルト軸方向が加圧回転体２１の回転方向に対して成す傾き角αは無端ベルト１１の回転が進むにつれて増大する。

端部領域の効果が支配的でない範囲では、この無端ベルト１１の回転速度の軸方向偏差による傾き角αの変化は、押圧領域４１において狭まれる無端ベルト１１において、回転速度が遅い端部領域の面積が広く、またこの端部領域において無端ベルト１１が加圧回転体２１に狭まれる際の圧力・摩擦係数が大きく摺動抵抗が大きいほど効果が大きくなる。なお、端部領域の面積が極端に広いか、もしくは圧力や摩擦係数が極端に高いと、それ以外の領域の影響が減少して、傾き角αの変化は発生しづらくなる。そして、傾き角αが増大して鈍角になった場合、無端ベルト１１は回転に伴ってＸ正方向に移動する。また、傾き角αが鋭角である場合も、傾き角αが増大することによって無端ベルト１１が回転に伴ってＸ負方向へ移動する速度を低減できる。すなわち、押圧領域４１のＸ負方向端部において加圧回転体２１が無端ベルト１１を回転させる速度が他の領域よりも遅いことは、無端ベルト１１の回転に伴うＸ負方向側へのベルト寄りを抑制する効果を奏する。この効果は押圧領域４１のいずれの端部でも同様に発生させることができる。「端部領域の効果が支配的でない範囲

図５は、記録媒体搬送方向下流側から見た実施形態１の定着装置の構成について説明する図である。図中６１、６２は端部フランジ、６１ａ、６２ａは端部フランジのベルト傾き規制面、７１、７２は軸受、８１は駆動ギヤ、９１、９２は板金、Ｘは押圧領域４１の長手方向（無端ベルト１１から見て駆動ギヤ８１がある方向が正方向）である。

加圧回転体２１、押圧部材３１によって構成される押圧領域４１の長手方向（Ｘ方向）の範囲は記録媒体Ｐのサイズ、熱や湿気による膨張、斜行、位置ずれ等を考慮して設定された定着領域４２の範囲よりも広く作られ、また無端ベルト１１のＸ方向の幅も定着領域４２に対して広くなっている。このような構成にすることで、無端ベルト１１にベルト寄りが発生し、無端ベルト１１の端部が押圧領域４１内に入り込んだ場合に、押圧領域４１のうち定着領域４２に含まれない範囲において無端ベルト１１を狭まない領域が生じ、押圧領域４１において狭まれている無端ベルト１１の回転速度のベルト軸方向分布を変化させることができる。この際、押圧領域４１および無端ベルト１１のＸ方向の幅は、無端ベルト１１の端部がベルト寄りによって定着領域４２の内側に入り込むことのないように、定着領域４２よりも充分に広く設定する必要がある。定着領域４２を通過する記録媒体Pが無端ベルト１１上から外れることによる画像異常を防ぐのに有効である。

本実施形態では押圧部材３１は実質的に非回転である。そのため、ベルト寄りによって押圧領域４１の端部に無端ベルト１１を狭み持たない領域が生じた場合に、押圧部材３１と加圧回転体２１が直接当接する際の摺動抵抗によって双方が破損しないように、各々の表面の摩擦係数および当接圧を調節することが重要である。

押圧部材３１および支持部材５１は例えば板金製の側板９１、９２に支持されている。また端部フランジ６１、６２もそれぞれ側板９１、９２に固定されている。端部フランジ６１の傾き規制面６１ａ、６２ａは、無端ベルト１１のベルト軸方向端部に内接し、無端ベルト１１の概形を定めると同時に、無端ベルト１１に過度な傾きが生じないように規制している。ただし、端部フランジ６１、６２と無端ベルト１１の接触圧は小さいために、双方の間に生じる摺動摩擦抵抗が無端ベルト１１の回転に与える影響は微小である。また端部フランジ６１、６２に無端ベルト１１の端面に対向するようなベルト寄り規制面を設け、仮に無端ベルト１１に過度なベルト寄りが発生したとしても、無端ベルト１１がベルト寄り規制面６１ａ、６２ａに突き当たることで無端ベルト１１の位置を規制することもできる。

また本実施形態においては、加圧回転体２１は側板９１、９２に固設された軸受７１、７２に芯金部２１ａが回転自在に支持されている。なお定着領域４２の記録媒体Ｐ搬送方向における幅を調整するために、側板９１、９２に対する位置決め機構を有する別部材に軸受７１、７２を固設しても良い。駆動ギヤ８１は加圧回転体２１の芯金部２１ａに固定されており、駆動ギヤ８１を駆動することにより加圧回転体２１が回転し、また駆動トルクが押圧領域４１において無端ベルト１１に伝達されることで無端ベルト１１が従動回転する。

図６は、実施形態１における加圧回転体２１の形状について説明するための図、図７は、実施形態１におけるベルト寄りの抑制効果について説明するための図である。
実施形態１においては、ベルト寄りを抑制するために加圧回転体２１の形状を図６に示すような形状、すなわち押圧領域４１に含まれ、かつ定着領域４２に含まれない両端部において加圧回転体２１の半径ｈが端部に向かって緩やかに減少し、その領域での半径ｈが他の領域に比較して小さくなるものとしている。これにより、加圧回転体２１が回転する際に、押圧領域４１において無端ベルト１１を従動回転させる速度のベルト軸方向分布は、両端部が中央部よりも小さくなるようなものとなる。すなわち、押圧領域４１において無端ベルト１１の位置が変化することで、無端ベルト１１の回転速度の軸方向分布が変化する。

また本実施形態では、加圧回転体２１の半径ｈを小さくすることによって押圧領域４１の当接圧が減少することのないように押圧領域４１の両端部において押圧部材３１の加圧回転体２１に対向する面を加圧回転体２１側に高くし、これによって押圧領域４１の全面に亘って略同一な当接圧を得ている。

なお実施形態１では定着領域４２における加圧回転体２１の半径は一定としたが、必ずしも一定である必要はない。例えば定着領域４２の一部または全部における加圧回転体２１の形状をベルト寄りの抑制効果を発生させる形状とすることも可能ではあるが、定着領域４２は記録媒体Ｐが通過する範囲であるため、記録媒体Ｐの搬送性および記録媒体Ｐに対するトナー画像Ｔの定着性を考慮して慎重に加圧回転体２１の形状を定める必要がある。

また本実施形態においては、無端ベルト１１がＸ負方向側に寄り、押圧領域４１のＸ正方向側の端部が無端ベルト１１を狭んでいない図７に示すような位置で回転した場合、Ｘ負方向側端部の無端ベルト１１の回転速度が他の領域に比較して遅くなる。そのため、結果としてＸ負方向側へのベルト寄りが抑制されるように、押圧領域４１における加圧回転体２１の回転方向に対する無端ベルト１１軸方向の傾きが変化する。無端ベルト１１がＸ正方向に寄った場合にも同様にＸ正方向へのベルト寄りを抑制する効果が生じる。そのため、結果的に無端ベルト１１は押圧領域４１の中央部にとどまろうとする。これに対して、無端ベルト１１の円筒度など、無端ベルト１１のベルト寄りに寄与する他の特性を適切な範囲に設計することにより、加圧回転体２１によって従動回転する無端ベルト１１が常に押圧領域４１の中央部にとどまり続けるようにすることができる。本実施形態では、例えばＤ１＝２５０ｍｍ、Ｄ２＝２２０ｍｍとし、無端ベルト１１の幅を２４０ｍｍとし、その他の特性を調節することにより、回転中の無端ベルト１１の位置を、記録媒体Ｐが無端ベルト１１から常にはみ出すことがないような範囲内にとどめることができた。

さらに実施形態１では、加圧回転体２１の両端部の半径ｈを中央部に比較して例えば０．５ｍｍ小さくすることで良好なベルト寄りの抑制効果を得ることができる。また、本発明者が実験したところでは、加圧回転体２１の両端部の半径ｈを中央に比較して０．２ｍｍ以上小さくすることによってベルト寄りの抑制効果が発生することを確認した。

＜実施形態２＞
図８は、実施形態２における定着装置の構成について説明するための図、図９は、実施形態２における定着装置の構成（無端ベルトを除去）について説明するための図である。さらに図１０は、実施形態２における押圧領域端部における定着装置の構成について説明するための図である。図中１０１、１０２は押圧補助部材である。

本実施形態が実施形態１と異なる点は、押圧領域４１のうち少なくとも無端ベルト１１にベルト寄りが生じた場合に無端ベルト１１を加圧回転体２１が狭まない範囲においては、加圧回転体２１に対向して設置する部材を押圧部材３１ではなく押圧補助部材１０１および１０２とすることで押圧領域４１を形成する点である。すなわち実施形態１では、非回転体である押圧部材３１と加圧回転体２１が直接当接する際に発生する摺動抵抗によって押圧部材３１および加圧回転体２１に摩耗および破損が発生する可能性があったが、実施形態２では、加圧回転体２１に直接当接する範囲では押圧補助部材１０１、１０２を加圧回転体２１に対向させ、押圧補助部材１０１、１０２を回転体とすることによって摺動抵抗を減少させている。記録媒体Ｐが通過する定着領域４２の範囲においては実施形態１と同様に加圧回転体２１と押圧部材３１で無端ベルト１１を狭むことで、記録媒体Ｐの搬送性および記録媒体Ｐに対するトナー画像Ｔの定着性を保ったまま摺動抵抗を下げることを可能としている。

また実施形態２では押圧補助部材１０１、１０２を回転自由に固定するために、支持部材５１を押圧補助部材１０１、１０２の軸受として使用したが、押圧補助部材１０１、１０２を固設する部材を別個に設けても良く、また本部材を側板９１、９２に対する位置決め調整可能にしても良い。

なお、押圧部材３１は押圧領域４１のうち記録媒体Ｐが狭まれつつ搬送される領域と押圧領域端部とで別体によって構成することで、定着ニップの形状および材質を、記録媒体が通過する部分では定着性を重視するものとし、ベルト寄りを規制する部分では摺動性や耐久性を重視したものとして特化できる。また定着領域の形状および材質を、記録媒体Ｐが通過する部分では定着性を重視するものとし、ベルト寄りを規制する部分では摺動性や耐久性を重視したものとして特化することもできる。

なお、以上説明してきた本発明に係る定着装置は、図１に示すカラーレーザープリンタに限らず、モノクロ画像形成装置や、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等に搭載することももちろん可能である。

また本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１１、１１ａ ：無端ベルト
１２、２１ ：加圧回転体
２１ａ ：芯金部
２１ｂ ：弾性層
３１ ：押圧部材
４１ ：押圧領域
４２ ：定着領域
５１ ：支持部材
６１ ：端部フランジ
６１ａ ：規制面
７１ ：軸受
８１ ：駆動ギヤ
９１ ：側板
１００ ：画像形成装置
１０１ ：押圧補助部材
１１０ ：給紙トレイ
１１１ ：給紙ローラ
１１２ ：ボトル収容部
１１３ ：排紙ローラ
１１４ ：排紙トレイ
１２０ ：定着装置
１２２ ：レジストローラ
１３０ ：転写装置
１３１ ：一次転写ローラ
１３２ ：二次転写バックアップローラ
１３３ ：クリーニングバックアップローラ
１３４ ：テンションローラ
１３５ ：ベルトクリーニング装置
１３６ ：二次転写ローラ
１３７ ：中間転写ベルト
１４０ ：作像部
１５０ ：感光体
１６０ ：帯電装置
１７０ ：現像装置
１８０ ：クリーニング装置
１９０ ：露光装置
Ｐ ：記録媒体
Ｒ ：搬送路
Ｔ ：トナー画像
Ｐ ：記録媒体

特許３７３４１２１号公報 特開２００５−０１７４８２号公報 特開２００５−２６５９９３号公報

Claims (8)

1. 回転する加圧回転体と、
   前記加圧回転体に対向するように配置され前記加圧回転体に押圧されることによって前記加圧回転体との間に押圧領域を形成する押圧部材と、
   前記押圧領域の少なくとも一部において前記加圧回転体と前記押圧部材との間で狭み持たれる無端ベルトと、を有し、
   前記無端ベルトが前記加圧回転体の回転運動に従動回転する定着装置において、
   少なくとも前記無端ベルトが回転に伴って該無端ベルトのベルト軸方向に移動した場合に前記押圧部材と前記加圧回転体が前記無端ベルトを狭まない領域を前記押圧領域の端部に存在させ、かつ、
   前記押圧領域端部の少なくとも一部において前記加圧回転体が前記無端ベルトを従動回転させる回転速度を前記押圧領域の他の略すべての領域よりも遅くしたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、前記無端ベルトは前記加圧回転体の回転運動に従動回転することで記録媒体を前記加圧回転体との間で狭んで搬送し、かつ搬送される前記記録媒体が前記押圧領域を通過する領域の外に前記押圧領域端部を位置させることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２に記載の定着装置において、前記押圧領域端部は前記押圧領域の両端部に存在し、該両端部の各々の少なくとも一部において前記加圧回転体が前記無端ベルトを従動回転させる速度が前記押圧領域の他の略すべての領域よりも遅くしたことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の定着装置において、前記押圧部材は少なくとも前記押圧領域端部において回転体であることを特徴とする定着装置。
5. 請求項２から４のいずれかに記載の定着装置において、前記押圧部材は、前記押圧領域のうち前記記録媒体が狭まれて搬送される領域と前記押圧領域端部とを別体によって構成したことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の定着装置において、前記押圧領域端部において前記無端ベルトが前記押圧部材と前記加圧回転体に狭まれる圧力を、他の押圧領域での圧力以上としたことを特徴とする定着装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の定着装置において、前記押圧領域端部において前記無端ベルトを狭み持つ前記加圧回転体の前記無端ベルトに対する摩擦係数を、他の領域での摩擦係数以上としたことを特徴とする定着装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。